CN218262735U - 一种超高硬度涂层 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种超高硬度涂层,属于表面处理材料的领域,包括设置于处理工具上的硬化涂层、连接涂层、功能涂层,功能涂层包括抗氧化涂层和耐磨涂层,连接涂层用于连接任意相邻的两个涂层,抗氧化涂层、耐磨涂层和硬化涂层由内之外涂覆于处理工具外。本申请具有涂层具有较高的硬度,对处理工具可进行稳定的保护,延长处理工具的使用寿命的效果。
Description
技术领域
本申请涉及表面处理材料的领域,尤其是涉及一种超高硬度涂层。
背景技术
在一些机械加工过程中,如车削、冲孔、钻孔等加工过程中,经常需要处理工具对硬度较高的材料进行处理,因此处理工具较易发生磨损,使得处理工具的使用寿命大大缩短。为了延长处理工具的使用寿命,通常采用在处理工具表面增加硬化涂层,提高处理工具表面的硬度以及耐磨效果。
针对上述相关技术,发明人认为单纯地在处理工具表面增加硬化涂层,由于硬化涂层自身刚性较大,导致硬化涂层与硬度较高的材料接触较易发生破裂,涂层的使用寿命较短,较易暴露处理工具,导致处理工具存在使用寿命较短的缺陷。
实用新型内容
为了提高涂层的使用寿命,改善处理工具寿命较短的缺陷,本申请提供一种超高硬度涂层。
本申请提供的一种超高硬度涂层采用如下的技术方案:
一种超高硬度涂层,包括设置于处理工具上的硬化涂层、连接涂层、功能涂层,所述功能涂层包括抗氧化涂层和耐磨涂层,所述连接涂层用于连接任意相邻的两个涂层,所述抗氧化涂层、耐磨涂层和硬化涂层由内之外涂覆于处理工具外,所述硬化涂层为含碳层。
通过采用上述技术方案,在硬化涂层中增加碳元素,在一定程度上增加硬化涂层的润滑性能,进而在硬化涂层与硬度较高的材料接触时,硬化涂层与材料之间可发生一定的润滑,降低硬化涂层与材料发生硬碰撞的可能性,延长硬化涂层的使用寿命,即延长处理工具的使用寿命。在处理工具上顺次负载抗氧化涂层、耐磨涂层和硬化涂层,增加涂层的层数,在一定程度上,减缓处理工具表面直接暴露并与材料直接接触的速度;通过耐磨涂层的设置,保障处理工具的耐磨效果,进一步减缓处理工具表面直接与材料接触的速度,即延长处理工具的使用寿命。
可选的,所述含碳层中碳元素的比例为20-50%。
通过采用上述技术方案,调整含碳层中的碳元素的比例,有效改善含碳层的润滑效果,使得硬化涂层与材料接触时,可有效降低硬化涂层与材料之间发生硬性碰撞,降低硬化涂层破裂的可能性,延长涂层的使用寿命。同时,碳元素可对硬化涂层中的基材进行连接以及润滑,提高硬化涂层的韧性,进一步降低硬化涂层破裂的可能性,延长涂层的使用寿命,即延长处理工具的使用寿命。
可选的,所述含碳层通过气相沉积附着于耐磨涂层上。
通过采用上述技术方案,气相沉积可使得含碳层均匀包覆于耐磨涂层上,使得硬化涂层的硬度较为均匀,且气相沉积使得含碳层与耐磨涂层之间、含碳层各组分之间结合效果较佳,即降低了硬化涂层与耐磨涂层剥离的可能性,并且使得硬化涂层获得较为致密的结构,进一步提高硬化涂层的硬度,即可增强硬化涂层对处理工具的保护效果。
可选的,所述连接涂层包括基体涂层和粘结涂层,所述基体涂层用于连接处理工具和抗氧化涂层,所述基体涂层为铂改性铝化合物层,所述粘结涂层用于连接抗氧化涂层和耐磨涂层,所述粘结涂层为氮化层。
通过采用上述技术方案,铂改性铝化合物层与处理工具之间可发生一定程度的相容以及交联,增强基体涂层与处理工具之间的结合效果,降低涂层与处理工具剥离的可能性,使得涂层稳定对处理工具进行保护;氮化层具有较佳的粘结效果,提高抗氧化涂层和耐磨涂层之间的结合效果。
可选的,所述基体涂层上设有若干固定环,所述抗氧化涂层上设有固定槽,所述固定槽用于供固定环嵌合。
通过采用上述技术方案,固定环与固定槽嵌合,进一步增加基体涂层与抗氧化涂层之间的结合稳定性。
可选的,所述连接涂层还包括牵拉涂层,所述牵拉涂层用于连接耐磨涂层和硬化涂层,所述牵拉涂层为纳米晶柱层。
通过采用上述技术方案,纳米晶柱层中的纳米晶柱结构在形成牵拉涂层的过程中,一方面自身可以形成缠结的结构,增加牵拉涂层的韧性,另一方面,纳米晶柱结构可对耐磨涂层和硬化涂层均进行牵拉,进而在硬化涂层发生破裂时,牵拉涂层中的纳米晶柱结构可对硬化涂层进行牵拉,减缓硬化涂层发生破裂的速度。
可选的,所述牵拉涂层上交错设有若干固定条,所述硬化涂层上对应固定条开设有若干嵌合槽,所述嵌合槽用于供固定条嵌合。
通过采用上述技术方案,固定条与嵌合槽嵌合,进一步增加硬化涂层与牵拉涂层之间的结合效果,保障硬化涂层对处理工具的保护效果。
可选的,所述抗氧化涂层为氮化铬层,所述抗氧化涂层的厚度为0.5-10μm。
通过采用上述技术方案,氮化铬层自身具有较佳的抗氧化性以及硬度,进而可有效降低处理工具与空气中的水汽等接触氧化腐蚀的可能性,保障处理工具的完整性,进而保障处理工具对材料的处理效果以及处理精度。并且,氧化铬层与基体涂层之间具有较佳的相容性,进一步增强抗氧化涂层与处理工具之间的连接稳定性。
可选的,所述耐磨涂层为碳化硼层,所述碳化硼层为含钼碳化硼层。
通过采用上述技术方案,碳化硼层自身具有较佳的耐磨效果,进而稳定增加处理工具的耐磨效果,采用含钼碳化硼层作为耐磨涂层,使得耐磨涂层中形成结晶状结构,进一步提高耐磨涂层的耐磨效果。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
采用含碳层作为硬化涂层,一方面,碳元素对硬化涂层中的各组分进行润滑和湿润,提高硬化涂层的韧性,使得硬化涂层与硬度较高的材料碰撞时,不易发生破裂;另一方面,碳元素使得硬化涂层具有一定的润滑效果,使得硬化涂层与材料之间可具有一定的润滑,降低硬化涂层直接与材料发生硬碰撞的可能性,协同延长涂层的使用寿命,进而延长处理工具的使用寿命;
通过基体涂层和粘结涂层的设置,抗氧化涂层与处理工具之间、抗氧化涂层与耐磨涂层之间均稳定连接,降低涂层剥离处理工具的可能性,进而涂层可稳定对处理工具进行保护;
通过牵拉涂层的设置,牵拉涂层中的纳米晶柱结构可稳定连接硬化涂层和耐磨涂层,使得硬化涂层稳定对处理工具进行保护,并且在硬化涂层发生破裂时,纳米晶柱结构可对硬化涂层进行牵拉,降低硬化涂层破裂的可能性。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
图2是本申请实施例中显示固定槽的保障示意图。
附图标记说明:1、硬化涂层;11、嵌合槽;2、连接涂层;21、基体涂层;22、粘结涂层;23、牵拉涂层;3、功能涂层;31、抗氧化涂层;311、固定槽;32、耐磨涂层;4、固定环;5、固定条。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种超高硬度涂层。参照图1,一种超高硬度涂层包括硬化涂层1、连接涂层2、功能涂层3,硬化涂层1为含碳层,碳元素分散于硬化涂层1中,一方面,可对硬化涂层1中的组分进行相容以及润滑,提高硬化涂层1的韧性,降低硬化涂层1发生破裂的可能性;另一方面,提高硬化涂层1的硬度和润滑效果,进而硬化涂层1与材料进行接触时,降低硬化涂层1与材料直接进行硬碰撞,进一步降低硬化涂层1发生破裂的可能性,协同提高硬化涂层1对处理工具的保护效果,延长涂层以及处理工具的使用寿命。
参照图1,含碳层中碳元素的含量可以为20%,也可以为35%,还可以为50%,但凡是可以提高硬化涂层1的比例即可,本实施例中采用碳元素含量为35%。含碳层中还含有氮铝化钛合金,通过预先将氮铝化钛与含碳气体混合,并通过气相沉积法将含碳层负载于耐磨涂层32上形成硬化涂层1,一方面,硬化涂层1具有较佳的致密性,进一步提高硬化涂层1的硬度,另一方面,提高硬化涂层1与耐磨涂层32之间的结合效果,即保障硬化涂层1对处理工具的保护效果。
参照图1,功能涂层3包括抗氧化涂层31和耐磨涂层32,抗氧化涂层31为氮化铬层,且抗氧化涂层31的厚度可以为0.5μm、也可以为5μm,还可以为10μm,本实施例选用厚度为5μm,保障处理工具的处理精度。耐磨涂层32为含钼氮化硼层,通过在氮化硼中添加钼元素,使得耐磨涂层32中生成结晶状结构,可有效改善耐磨涂层32的耐磨效果。
参照图1和图2,连接涂层2包括基体涂层21、粘结涂层22和牵拉涂层23,基体涂层21为铂改性铝化合物层,由于处理工具通常为金属材质,使得基体涂层21和处理材料之间的结合效果较佳。基体涂层21稳定连接抗氧化涂层31和处理工具,降低涂层与处理工具分离的可能性。基体涂层21靠近抗氧化涂层31的一端上设有若干固定环4,抗氧化涂层31靠近基体涂层21的一端开设有若干固定槽311,通过固定环4与固定槽311嵌合,进一步提高基体涂层21与抗氧化涂层31之间的连接稳定性。
参照图1和图2,粘结涂层22为氮化层,环氧树脂具有较为优异的胶黏效果,进而粘结涂层22可稳定连接抗氧化涂层31和耐磨涂层32,增加涂层之间的粘结效果,即涂层稳定对处理工具进行保护。牵拉涂层23为纳米晶柱层,纳米晶柱为纳米铝钛型晶柱,铝钛型晶柱不仅具有一定润滑效果,并且具有缠结的纳米晶柱结构,进而纳米晶柱结构可对硬化涂层1和耐磨涂层32进行稳定地连接;同时,硬化涂层1破裂时,牵拉涂层23对硬化涂层1进行牵拉,减缓硬化涂层1破裂的速度,即延长涂层的使用寿命。
参照图1和图2,为了提高牵拉涂层23对硬化涂层1的牵拉效果,在牵拉涂层23上设有若干交错设置的固定条5,硬化涂层1靠近牵拉涂层23的一端开设有若干嵌合槽11,嵌合槽11用于供固定条5嵌合,进一步增加牵拉涂层23对硬化涂层1的牵拉效果。
本申请实施例一种超高硬度涂层的实施原理为:采用含碳层作为硬化涂层1,不仅增加硬化涂层1的硬度,还通过碳元素润滑硬化涂层1中的各组分,增加硬化涂层1的润滑效果,使得硬化涂层1直接与材料接触时,减少硬化涂层1与材料之间发生硬碰撞的可能性,即延长涂层的使用寿命,长效对处理工具进行保护。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超高硬度涂层,其特征在于:包括设置于处理工具上的硬化涂层(1)、连接涂层(2)、功能涂层(3),所述功能涂层(3)包括抗氧化涂层(31)和耐磨涂层(32),所述连接涂层(2)用于连接任意相邻的两个涂层,所述抗氧化涂层(31)、耐磨涂层(32)和硬化涂层(1)由内之外涂覆于处理工具外,所述硬化涂层(1)为含碳层。
2.根据权利要求1所述的一种超高硬度涂层,其特征在于:所述含碳层通过气相沉积附着于耐磨涂层(32)上。
3.根据权利要求1所述的一种超高硬度涂层,其特征在于:所述连接涂层(2)包括基体涂层(21)和粘结涂层(22),所述基体涂层(21)用于连接处理工具和抗氧化涂层(31),所述基体涂层(21)为铂改性铝化合物层,所述粘结涂层(22)用于连接抗氧化涂层(31)和耐磨涂层(32),所述粘结涂层(22)为氮化层。
4.根据权利要求3所述的一种超高硬度涂层,其特征在于:所述基体涂层(21)上设有若干固定环(4),所述抗氧化涂层(31)上设有固定槽(311),所述固定槽(311)用于供固定环(4)嵌合。
5.根据权利要求3所述的一种超高硬度涂层,其特征在于:所述连接涂层(2)还包括牵拉涂层(23),所述牵拉涂层(23)用于连接耐磨涂层(32)和硬化涂层(1),所述牵拉涂层(23)为纳米晶柱层。
6.根据权利要求5所述的一种超高硬度涂层,其特征在于:所述牵拉涂层(23)上交错设有若干固定条(5),所述硬化涂层(1)上对应固定条(5)开设有若干嵌合槽(11),所述嵌合槽(11)用于供固定条(5)嵌合。
7.根据权利要求1所述的一种超高硬度涂层,其特征在于:所述抗氧化涂层(31)为氮化铬层,所述抗氧化涂层(31)的厚度为0.5-10μm。
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CN202220735654.9U CN218262735U (zh) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 一种超高硬度涂层 |
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CN117339857A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-05 | 苏州鼎驰金属材料有限公司 | 一种铂加工品的制造方法 |
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